Através do Tutor Virtual pretende-se mediar um acompanhamento do aluno ao longo do semestre, fazendo com que este tome contacto com informação pertinente da disciplina tal como, os novos conteúdos, fóruns novos, novas atividades formativas, ou a avaliação obtida em determinado trabalho ou e-fólio, entre outros.
A semelhança do tutor humano o Tutor Virtual poderá cativar a atenção do aluno enquanto o motiva a participar com mais frequência nas atividades letivas, ajudando-o a manter-se assíduo e ativo na UC, sendo, portanto, fulcral promover uma relação de empatia com o aluno, razão
Figura 8. As 9 regiões do estado do aluno.
porque se decidiu descartar qualquer atitude recriminatória, potencialmente assim aprendida pelo aluno se o avatar apresentar as expressões mais negativas da palete de emoções de Ekman. Desta forma, tomou-se a decisão de apenas utilizar as expressões alegre e alegre com intensidade alta (que designamos por alegre++) e a expressão neutra, esta última acompanhada de avisos e recomendações ao aluno para os casos que o “estado do aluno” assim o aconselham (ver tabela 1).
De referir ainda que posição do busto do Tutor Virtual se situa a meio do ecrã do lado direito de modo a que fiquem visíveis todos os outros componentes da interface incluindo o balão de comunicação e os conjuntos de botões de interação com o utilizador-aluno (Figura 7).
Os primeiros estudos exploratórios, ainda muito preliminares, com professores e alunos, envolvendo cerca de duas dezenas de alunos, permitiram aferir níveis elevados de aceitação do Tutor Virtual, com interação autónoma com o estudante, augurando linhas futuras de construção de relações empáticas base essencial para estabelecer o Tutor Virtual como mediador do ensino-aprendizagem online.
4. Discussão
Existem evidências (Currie et al, 2016) que demonstram que os alunos preferem informações fornecidas através da palavra falada a informações escritas.
Neutro
Alegre
Alegre++
Tabela 1. As diferentes expressões dos avatares Maria e João.
A comunicação pessoa a pessoa atinge facilmente esse objetivo.
O vídeo gravado com áudio pode fornecer tanto linguagem sonora quanto corporal, embora ainda falte a interação real. Um sistema baseado em avatar não tem o toque pessoal, mas fornece outra dimensão, facilitando o diálogo.
Uma questão delicada é a aparência do avatar. Um personagem de desenho animado pode representar o Tutor Virtual, mas ele realmente consegue o envolvimento e atenção necessários do utilizador? Hyde, Kiesler, Hodgings e Carter (2014) tentaram averiguar se personagens animados interativos têm o potencial de envolver e educar crianças. Eles usaram tanto personagens animados quanto pessoas reais, conduzindo uma experiência com 69 crianças entre 4 e 10 anos de idade. Embora os seus participantes tenham se comportado de maneira semelhante em todas as condições, eles tinham uma forte preferência pela opção do vídeo. A figura 9 ilustra o esquema de comunicação utilizado.
Levando isso em conta, um Tutor Virtual para apoiar os estudantes deve se aproximar ao máximo da aparência humana, sendo desejável que ele possa ser uma cópia aproximada de alguém (do professor/tutor da disciplina, por exemplo) real e com expressões faciais, igualmente realistas. O projeto Tutoria Virtual é um bom exemplo da aplicação destes resultados, pois os rostos dos Tutores Virtuais foram obtidos pela digitalização facial de pessoas reais.
A forma de agir e expressar é algo que também é relevante. O Tutor Virtual deve ser capaz de expressar estados emocionais coerentes e com expressões faciais significativas visando estimular potenciais relações/interações de proximidade e empatia. Existem várias maneiras de executar gestos e expressões nos avatares, que incluem o seguinte:
a) manipulação em tempo real de membros do avatar e rosto usando o corpo real do participante ligado a sensores, vídeo transmitido em tempo real de um participante para o respetivo avatar; ou
b) execução de animações pré-definidas de uma biblioteca local de gestos e expressões.
Figura 9. Diagrama do sistema de comunicação (Fonte: Hyde, Kiesler, Hodgings e Carter, 2014, p. 4)
Estudos realizados por de Melo, Carnevale, Read e Gratch (2014), destacaram que as emoções desempenham um papel funcional nas interações sociais (isto é, comunicar o estado mental) e que os sistemas computacionais podem recorrer a esta função para melhorar a sua própria eficácia, em termos de comunicação com o utilizador final. O recurso à comunicação de estados emocionais do avatar através das suas expressões faciais constituem uma estratégia para cumprir esta aspiração, cuja viabilidade em cenários reais de ensino-aprendizagem online tem sido demonstrada através dos avatares Maria e João, no âmbito do projeto Tutoria Virtual.
Outro pormenor importante neste âmbito é assegurar que o Tutor Virtual acompanha o desempenho do estudante. Consciencializar o aluno do seu desempenho é importante, na medida que pode influenciá-lo a melhorar possíveis limitações. Embora noutro contexto, Verbert et al (2014) desenvolveram um trabalho de análise de aprendizagem visando apoiar os alunos e professores por meio de aplicações de painéis de controlo (dashboards), suportados por pequenas aplicações móveis ou mesmo espaços físicos de aprendizagem (learnscapes) recorrendo a grandes exibições públicas. Os painéis de controlo permitem, usualmente, capturar e visualizar traços e aspetos intrínsecos (e extrínsecos) das atividades de ensino-aprendizagem, a fim de promover a conscientização, a reflexão e a perceção do estado do desempenho do aluno, tanto do ponto de vista do professor como do próprio aluno. Os resultados do trabalho permitiram que os alunos definissem metas e acompanhassem o progresso relativamente a essas metas. De forma idêntica, é interessante que o Tutor Virtual também seja capaz de traduzir, através de suas expressões e comportamento, por exemplo, pistas ou mesmo informação contundente acerca de como o aluno está a progredir no curso. A Janela do Tutor Virtual cumpre essencialmente esta missão.
Avatares que interagem com os utilizadores podem ser projetados para influenciar aqueles com quem eles interagem, de modo a levar estes a aceitar certas proposições ou visões de mundo. Um avatar pode responder com um sorriso se for perguntado sobre uma ideia política ou religiosa, e franzir a testa ao discutir outro. Embora o exemplo seja genérico indica já potenciais linhas de desenvolvimento de aplicações baseadas em avatares com propósitos de influenciar utilizadores de mundos virtuais ou obter destes reações acerca de informações que lhe estão a ser apresentadas em um determinado momento de uso do sistema (O’Brolcháin et al, 2016). Esse facto é de grande relevância, que pode levar a efeitos ainda não previsíveis. O aluno ao lidar com um Tutor Virtual pode acabar por receber uma mensagem nem sempre harmoniosa com o objetivo que o processo de aprendizagem pretende, situações que importa investigar e registar. Por último importa referir nesta discussão a potencial reação adversa dos docentes à plena utilização de Tutores Virtuais nos processos de ensino-aprendizagem tomando-os como uma ameaça, real ou fictícia, ao seu próprio emprego. Esta situação será tanto ou mais significativa na medida em que os Tutores Virtuais venham a estabelecer-se como ferramentas complementares à atividade docente, mas essenciais à massificação da educação e ensino-aprendizagem online, em rede, e a consequente individualização do acompanhamento letivo do estudante.
O projeto Tutoria Virtual tem vindo a ser implementado promovendo a integração dos avatares Maria e João como Tutores Virtuais pioneiros nas práticas do ensino e aprendizagem a distância online da Universidade Aberta. Sem ter sido ainda concretizada uma análise mais detalhada e aprofundada dos resultados, e tendo em consideração que o estado atual do protótipo ainda não configura uma versão robusta de um Tutor Virtual, constataram-se elevados níveis da sua aceitação pelos alunos e professores, com efetivo envolvimento em diálogos aluno-tutor virtual. Os dois protótipos desenvolvidos, para plataforma móvel/telefone inteligente e plataforma Moodle, permitem já vislumbrar uma arquitetura geral do sistema para que o ensino a distância online seja capaz de dar um acompanhamento pertinente, significativo e individualizado ao aluno.
A figura 10 ilustra a arquitetura geral do sistema de tutoria virtual. A existência de um módulo dedicado ao processamento léxico da comunicação decorrida entre o aluno e o Tutor Virtual, ou ainda um módulo capaz de interpretar a semântica e significados existentes nas perguntas colocadas, são fundamentais. O Tutor Virtual deve ser munido de inteligência artificial que possibilite um amplo espectro de perguntas e respostas no diálogo com o aluno, tendo como base o contexto da unidade curricular em que ele se insere e o estado do seu desempenho escolar (estado do aluno). Outro pormenor é permitir que a comunicação ocorra também através do canal auditivo (para além do textual), ou seja, possibilitando formas de conversação. A existência de um módulo dedicado a conversão de texto-para-fala ou TTS (text-to-speech) permite uma maior fluidez na comunicação, atendendo a alunos com algumas limitações visuais, por exemplo.
Na arquitetura geral releva-se ainda o conjunto de bases de dados que organiza toda informação pertinente que vai desde os conteúdos curriculares da disciplina, regras do modelo pedagógico virtual, elementos relativos à performance dos alunos até aos dados necessários ao funcionamento do avatar, entre outros.
Figura 10. Arquitetura geral de um sistema de Tutoria Virtual.
5. Conclusões
O Tutor Virtual é uma analogia do tutor humano, pois adota uma interface antropomórfica com características emocionais, com inteligência artificial, devendo estar capaz de estabelecer uma relação empática com o aluno enquanto o motiva para a participação e realização das tarefas letivas de uma determinada unidade curricular. O Tutor Virtual deverá estar disponível online para cada estudante, instanciando-se como um mediador que interpreta um determinado estado do aluno, em termos da sua assiduidade, participação e avaliação, para espoletar ações de aviso, recomendação e informação, procurando motivar à participação e envolvimento na unidade curricular.
No corrente capítulo apresentamos os resultados preliminares do projeto Tutoria Virtual, na forma de dois avatares, a Maria e o João, e como estes têm vindo a instanciar-se como Tutores Virtuais no sistema de ensino-aprendizagem online experimental que é a plataforma e-learning da Universidade Aberta. São apresentados os conceitos fundamentais subjacentes e as duas implementações principais do Tutor Virtual, uma para plataforma móvel / telefone inteligente e outra para plataforma Moodle. Os resultados preliminares permitem augurar que os avatares Maria e o João se encontram no bom caminho para gradualmente vir a assumir o papel de Tutores Virtuais pioneiros na plataforma e-learning da Universidade Aberta.
O futuro do projeto passa não somente pela implementação de melhorias com base nos resultados obtidos nas avaliações, mas também pela realização de testes mais abrangentes e inclusão de novas funcionalidades. O Tutor Virtual neste momento ainda não possui voz, sendo a inclusão de um módulo para TTS considerado um dos objetivos principais, além do aperfeiçoamento do módulo de inteligência artificial. O objetivo futuro passa por permitir que o Tutor Virtual possa alargar a sua capacidade de avaliar a performance do aluno, tendo sempre em mente a importância de funcionar como uma interface altamente versátil, (sim)empática e efetivamente motivadora para o aluno.
Agradecimentos
Os autores agradecem a toda a equipa de investigação e desenvolvimento do projeto Tutoria Virtual com especial menção aos investigadores Lina Morgado, Daniela Melaré Barros, Sónia Seixas e aos estudantes André Guilherme Carrasqueira Lima, Catarina Bilé Fangueiro Cesteiro Alves, Ricardo Eugénio Proença Rodrigues, Ricardo Filipe Fonseca Silva, Ricardo Godinho Pereira, Ricardo Jorge Correia Costa e Anila Thomas Varghese. O projeto Tutoria Virtual é financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia através do contrato número PTDC/ IVC-PEC/3963/2014.
Referências
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Adérito Marcos é Professor Catedrático da Universidade Aberta.
É licenciado em Engenharia Informática pela Universidade Nova de Lisboa; doutorado em Engenharia Informática (especialização em Computação Gráfica) pela Teschnische Universität Darmstadt, Alemanha; e agregado em Tecnologias e Sistemas de Informação pela Universidade do Minho. Foi o fundador, sendo o atual diretor do programa de Doutoramento em Média-Arte Digital, uma oferta em associação da Universidade Aberta e da Universidade do Algarve. É investigador e coordenador do Centro de Investigação em Artes e Comunicação – Polo da Universidade Aberta. Foi fundador, sendo o atual presidente da Artech-Int – Associação International de Arte Computacional. É (co)autor de cerca de uma centena de publicações e artefactos nacionais e internacionais. É editor-chefe das revistas científicas: International Journal of Creative Interfaces
and Computer Graphics (ISSN: 1947-3117); ART(e)FACT(o) – Revista Internacional de Estudos Transdisciplinares em Artes, Tecnologia e Sociedade (ISSN: 2184-2086).
Elizabeth Simão Carvalho é professora auxiliar na Universidade Aberta, Departamento de Ciências e Tecnologia, em Lisboa Portugal. Ela possui um doutorado em Sistemas de Informação e Tecnologias (2008) e mestrado em Ciências da Computação (1994), ambos pela Universidade do Minho. Ela tem participado em projetos nacionais e internacionais, tanto como pesquisadora e gestora de projeto possuindo uma grande experiência em gestão de projetos. Ela é investigadora no Centro de Investigação do CIAC-Artes e Comunicação da Universidade do Algarve. Sua investigação científica está ligada a área da computação gráfica com foco especial na visualização de informação e científica de dados. É autora e co-autora de diversos artigos em revistas e conferências no campo da visualização científica e da informação, realidade aumentada e web semântica. Ela é membro da Artech-International e vice-coordenadora da licenciatura de Informática. Ela é revisora de diferentes conferências e revistas na área de computação gráfica.
Ana Paula Cláudio é professora auxiliar no Departamento de Informática da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL) e investigadora do Biosystems & Integrative Sciences Institute (BioISI). É licenciada em Matemática (ramo de Estatística, Investigação Operacional e Computação) pela FCUL e doutorada em Informática pela mesma Universidade. Os seus interesses principais de investição são: Computação Gráfica em geral, modelação 3D, Realidade Virtual e Aumentada , Herança Cultural Digital. Na sua actividade de ensino é responsável por disciplinas (graduação e pós-graduação) que cobrem estes assuntos.
Maria Beatriz Carmo é licenciada em Matemática Aplicada pela Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL) e doutorada em Informática pela mesma Universidade. É professora auxiliar no Departamento de Informática da FCUL e investigadora do grupo Agent and Systems Modelling (MAS) do Biosystems & Integrative Sciences Institute (BioISI). As suas principais áreas de interesse são: Visualização, Computação Gráfica, Realidade Aumentada, Realidade Virtual e Herança Cultural Digital.
Carlos Martinho é Professor do Departamento de Engenharia Informática do Instituto Superior Técnico da Universidade Técnica de Lisboa, onde leciona sobre diversas temáticas associadas com personagens sintéticas, vida artificial, computação gráfica, videojogos e criatividade computacional. É Investigador no Grupo de Agentes Inteligentes e Personagens Sintéticas do INESC-ID, onde desenvolve atividade de investigação na qual funde a área de Inteligência Artificial, em particular Computação Afetiva, com a área de Interação para melhorar a experiência do utilizador em videojogos assim como suportar o processo criativo de conceção de jogos. É coautor de mais de uma centena de artigos nessas temáticas, do livro “Design e Desenvolvimento de Jogos” (FCA, 2014) e esteve envolvido em mais de uma dúzia de projetos internacionais relacionados com a criação de jogos sérios, dois dos quais internacionalmente premiados.
Vitor Rocio é Professor Associado no Departamento de Ciências e
Tecnologia (DCeT) e Pró-Reitor para o Campus Virtual e Modernização Tecnológica da Universidade Aberta (UAb). Doutorado em Informática pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (UNL), é Vice-Coordenador da Licenciatura em Engenharia Informática da UAb. Desenvolve atividade de investigação no INESC TEC, sendo as suas áreas de interesse: tecnologias de elearning, plataformas web, e tecnologias das línguas humanas. Integra o conselho editorial da Revista de Ciências da Computação, sendo autor e coautor de diversas comunicações e artigos científicos, nas suas áreas de especialização